王雷《单片机系统设计基础》课后答案.docx

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王雷《单片机系统设计基础》课后答案

注黑体的题要重点掌握。

练习题一

1.选择

（1）单片机片内集成了基本功能单元（③）

①微处理器②运算器③中央处理单元

（2）工业自动化设备采用工控机实现自动控制，工控机属于（①）

①通用计算机②嵌入式计算机③微处理器

（3）单片机的英文缩写为（②）

①SCM②MCU③PCL

2.叙述单片机的含义

答：

利用大规模集成技术，将计算机的各个基本功能单元集成在一块硅片上，这块芯片就具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。

3.叙述计算机发展的两大分支及其特点。

答：

计算机形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。

通用计算机系统以高速数值计算为已任，不必兼顾控制功能，其数据总线宽度不断更新，通用操作系统不断完善，以突出发展海量、高速数值计算能力。

以单片机为代表的嵌入式系统，以面向对象控制为已任，不断增加控制功能，提高可靠性，降低成本，减小体积，改善开发环境。

4.叙述半导体工艺MOS、HMOS、CMOS和HCMOS的特点，说明新型单片机广泛采用HCMOS工艺的目的。

提示：

从速度、密度和功耗三个方面比较。

答：

HMOS工艺（高速MOS），即高密度短沟道MOS工艺，虽然有较高的集成度和速度，但其功耗较大。

HCMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺，是CMOS和HMOS的结合，除了具有HMOS的高速高密度之外，还具有CMOS的低功耗的特点。

5.试述单片机应用系统低功耗设计的主要内容。

答：

（1）对于那些采用电池供电的单片机应用系统，降低功耗尤为必要。

降低功耗的重要手段是采用CMOS技术。

新型单片机广泛采用了HCMOS工艺，大大降低了功耗。

（2）降低单片机的工作电源电压也可降低功耗。

（3）选用低功耗的外围芯片及设备，也是降低功耗的措施之一。

过去单片机的外围扩展多采用74TTL芯片，其功耗较大。

为了降低功耗，应选用CMOS（HCMOS）工艺外围芯片。

6.MCS-51、80C51、80C51系列这三个概念有何区别

答：

（1）MCS-51指Intel公司推出的利用HMOS或HCMOS工艺制造的一个单片机系列，它又分成51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。

每个子系列包含三种单片机。

一般MCS-51常指51子系列。

（2）80C51一般指MCS-51系列中采用HCMOS工艺的单片机。

（3）80C51系列包括Intel公司采用HCMOS工艺的MCS-51系列，也包括其它公司以80C51作为内核与MCS-51完全兼容的单片机。

7.单片机与经典电子技术在实施控制方法上有何不同

答：

从前必须由模拟或数字等经典电子线路实现的控制功能，现在可以使用单片机通过软件方法实现。

这种以软件取代传统电子电路并能提高系统性能的控制技术，称为微控制技术。

8.填空单片机应用系统设计的主要内容包括：

外围扩展电路的硬件结构设计、低功耗设计、应用软件设计、抗干扰技术设计。

练习题二

1.填空80C51单片机内部基本组成包括CPU、存储器、中断系统、定时器/计数器、串行口和并行口。

2.填空分述80C51下列引脚的功能：

①RST的功能是在RST引脚上施加两个机器周期以上的高电平，将单片机复位。

②

的功能是片外程序存储器读选通信号，低电平有效。

③

/Vpp的功能是

是片内外程序存储器选择信号，当

为低电平，单片机只能从0000H单元开始执行片外程序存储器程序，当

为高电平，单片机只能从0000H单元开始执行片内程序存储器程序，当执行片内程序的地址超过0FFFH，便自动转向片外程序存储器中的程序继续执行。

Vpp为本引脚的第二功能，在对EPROM型单片机片内EPROM固化编程时，用于施加较高的编程电压。

④ALE/

的功能是ALE端总是不间断地连续输出一个正脉冲信号，其频率固定为晶振频率的1/6，ALE引脚输出的脉冲信号可作为地址锁存信号。

为本引脚的第二功能，在对EPROM型单片机片内EPROM固化编程时，作为编程脉冲输入端。

3.当使用80C31时，

引脚如何处理

答：

将

引脚接地。

4.在80C51扩展系统中，片外ROM和片外RAM共同处于同一个地址空间，为什么不会发生总线冲突

答：

因为它们的读选通信号线不同。

5.片内RAM低128个单元划分为哪三个部分各部分主要功能是什么

答：

片内RAM低128个单元共划分为通用工作寄存器区、可位寻址区、以及用户RAM区等三部分。

地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区含8个8位寄存器，为R0~R7，用户可以通过指令改变PSW中的RS1、RS0这二位来切换工作寄存器；地址为20H~2FH的16个单元可进行共128位的位寻址，也可以进行字节寻址；地址为30H~7FH的单元为用户RAM区，只能进行字节寻址。

6.位地址7CH与字节地址7CH有何区别位地址7CH具体在片内RAM中什么位置

答：

位地址7CH是片内RAM可位寻址区20H~2FH这128个位中某一位的地址编号，而字节地址7CH是片内RAM低128个单元中某一个单元的地址。

位地址7CH位于字节2FH的b4位。

7.判断并填空根据下列SFR的地址，判断是否可位寻址

①81H（否），其符号名称是SP；

②83H（否），其符号名称是DPH；

③80H（是），其符号名称是P0；

④98H（是），其符号名称是SCON；

⑤89H（否），其符号名称是TMOD；

8.填空为体现“面向控制”功能，80C51除了设置布尔处理器外，另一个硬件结构是SFR。

9.程序状态字PSW作用是什么常用的状态标志位有哪几位

答：

PSW主要用作程序运行状态标志。

常用的状态标志位有CY、AC、OV、P。

10.填空若PSW的内容为18H，通用工作寄存器R0的地址是18H；R1的地址是19H；R5的地址是1DH；R7的地址是1FH。

11.程序计数器PC和数据指针DPTR有哪些异同

答：

PC与DPTR的相同点是都是16位的；不同点是PC只能用来寻址程序存储空间，而DPTR常用来寻址片外数据存储空间，又可分为DPH、DPL两个8位的SFR。

12.填空

1当CPU从片外ROM中读取指令或常数表格时，

信号电平为低；在读取片内ROM指令或常数表格时，

信号电平为高；在访问片外RAM时，

信号电平为高。

2在访问片外RAM时，

或

信号电平为低，但

信号电平为高。

3在访问片外RAM情况下，ALE将丢失一个脉冲，ALE信号的作用是片外地址锁存器的锁存信号和外围芯片的定时脉冲。

13.计算当振荡频率为8MHz时，试计算：

1时钟周期为μs；

2机器周期为μs；

3执行一条最长的指令周期为6μs；

4ALE的周期为μs。

14.比较8051与80C51外部时钟方式的不同，为什么

答：

对于8051单片机，外部时钟工作方式时将片外振荡器信号接到XTAL2引脚，XTAL1引脚接地；对于80C51单片机，外部时钟工作方式时的片外振荡器信号接到XTAL1引脚，而XTAL2引脚悬空。

上述两种接法不同的原因，是因为8051的内部时钟电路由XTAL2上的信号驱动；80C51的内部时钟电路由XTAL1上的信号驱动。

15.复位的作用是什么有几种复位方法

答：

复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。

有两种复位方法，一种是上电复位、一种是利用复位按钮复位。

16.SBUF、SP和P0～P3等特殊功能寄存器的复位值有什么特点

答：

SBUF复位值不定，SP复位值为07H，P0～P3复位值为FFH。

17.80C51有几种低功耗方式如何实现

答：

80C51有两种低功耗方式：

空闲方式和掉电方式。

用指令使PCON中IDL位置1，系统便可进入空闲方式。

空闲方式的退出有两种方法，即中断方式和硬件复位方式。

执行一条PCON寄存器的PD位置1的指令（是运行程序中的最后一条指令），单片机便可进入掉电方式。

退出掉电方式的唯一方法是硬件复位。

18.判断对PCON中的位，若要置1或清0，采取的操作为：

①可采用位可寻址的位操作指令（）；

②可采用字节操作的方法（√）；

③可采用位寻址的位操作或字节操作（）。

19.80C51单片机的工作方式分为几种

/Vpp和ALE/

引脚在程序执行方式和编程方式时作用有何不同（第二问略掉，答案可参见第2题填空。

）

答：

80C51具有四种工作方式：

程序执行方式、复位方式、低功耗方式和编程方式。

20.单片机外围扩展电路硬件结构设计的主要内容包括哪些（略）

练习题三

1.问答题

（1）80C51指令系统有哪几种寻址方式访问特殊功能寄存器采用什么寻址方式

答：

80C51指令系统中字节操作中的寻址方式有：

寄存器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、立即寻址方式、相对寻址方式；位操作中的寻址方式有：

位直接地址寻址方式、位寄存器寻址方式。

（2）指令系统中的间接寻址范围是多少答：

64K。

（3）变址寻址主要用于什么场合其寻址范围是多少答：

查表，64K。

（4）相对寻址方式有什么特点其寻址范围是多少

答：

相对寻址方式是指根据指令机器码中现的相对偏移量，从而计算出程序的转移目的地址。

转移目的地址可向前，或向后，rel的取值范围为-128～+127。

（5）CPU读程序存储器ROM、CPU读写片外RAM，以及片内RAM之间的信号传送的指令在操作助记符，寻址方式有什么不同

答：

CPU读程序存储器ROM的指令操作助记符是MOVC，寻址方式为间接寻址；CPU读写片外RAM的指令操作助记符是MOVX，寻址方式为间接寻址；片内RAM之间信号传送的指令操作助记符是MOV，寻址方式为直接寻址。

（6）“DAA”指令的作用是什么怎样使用

答：

用于对BCD码十进制加法运算结果的修正。

跟在ADD指令后即可。

（7）压栈指令和出栈指令的作用是什么SP如何变化

答：

压栈指令：

将direct中的数据压入堆栈，SP变化方式如下所示：

PUSHdirect；（SP）←（（SP）+1），（SP）←（direct）。

出栈指令：

将堆栈中的数据弹入direct中，SP变化方式如下所示：

POPdirect；（direct）←（（SP）），（SP）←（（SP）-1）。

（8）立即数为什么不能作目的操作数

答：

因为一个立即数只存在于指令代码中，不能用它来定位一个存储单元。

2.判断下列指令是否正确。

（1）MOVR0，@R1错

（2）MOV#25H，A错

（3）MOVA，#25H对

（4）MOVA，@R2错

（5）MOV@R1，A对

（6）MOVXA，1234H错

（7）MOVXR0，@DPTR错

（8）MOVX@DPTR，A对

（9）PUSHDPTR错

（10）PUSHDPH对

（11）PUSHDPL对

（12）PUSHR7错

（13）PUSH07H对

（14）POPA错

（15）POPACC对

（16）通过加法实现2×A运算，判断下列指令的正误

●ADDA，A错

●ADDA，ACC对

（17）在程序存储器0010H处分别存放下列指令，判断其正误

●AJMP001AH对

●AJMP0800H错

●AJMP07FFH对

●AJMP0980H错

3.计算题

（1）已知如下一段程序：

2100HMOVCA，@A+PC；单字节

2101HRET；单字节

2102HNOP；单字节

DB……

试确定变址寄存器A的取值范围；计算所能读出的字节数的地址区间；利用该程序能否读出2200H单元的字节常数。

答：

A的取值范围为：

2－255；所能读出的字节数的地址区间为：

2103H－2200H；利用该程序能读出2200H单元的字节常数。

（2）在程序存储器2000H处存有“SJMPLOOP”指令，试求指令的机器码。

（略）

●当LOOPEQU2060H时；

●当LOOPEQU1FA2H时。

（3）在程序存储器2500H处存有“CJNEA，#25H，LOOP”指令，试求指令的机器码。

（略）

●当LOOPEQU2550H时；

●当LOOPEQU24B2H时。

（4）已知如下一段程序，试求“SJMPLOOP”的机器码。

（略）

ORG1000H

SJMPLOOP

……

RET

LOOPEQU0FA0H

（5）已知调用指令如下所示：

ORG1000H

MOVSP，#50H

LCALL5431H

NOP

NOP

RET

试写出执行“LCALL5431H”后，（51H）=（52H）=（PC）=

答：

（51H）=06H，（52H）=10H，（PC）=5431H。

（6）已知绝对转移指令如下所示，试求“AJMPTRAN”的机器码。

（略）

ORG97FEH

AJMPTRAN

……

RET

TRANEQU9A00H

4.指令分析与编程

（1）已知（A）=7AH，（R0）=30H，（30H）=A5H，（PSW）=80H，请填写每条指令的执行结果（各指令互不影响）。

①XCHA，R0；（A）=30H

②XCHA，30H；（A）=A5H

③XCHA，@R0；（A）=A5H

④XCHDA，@R0；（A）=75H

⑤SWAPA；（A）=A7H

⑥ADDA，R0；（A）=AAH

⑦ADDA，30H；（A）=1FH

⑧ADDA，#30H；（A）=AAH

⑨ADDCA，30H；（A）=20H

⑩SUBBA，30H；（A）=D4H

⑾SUBBA，#30H；（A）=49H

（2）已知（A）=83H，（R0）=17H，（17H）=34H，试写出执行下列程序段后A的内容。

ANLA，#17H

ORL17H，A

XRLA，@R0

CPLA

结果：

（A）=CBH

（3）已知两个十进制数分别在内部RAM40H和50H单元开始存放（低位在前），其字节长度存放在内RAM30H单元。

编写程序实现两个十进制数求和，并把求和结果存放在40H开始的单元中。

答：

ORG0000H

MOVR0,#40H

MOVR1,#50H

MOVA,#40H

ADDA,30H

MOVR2,A

LCALLSJZA

MOVA,R2

MOVR0,A

JCOVER1

MOV@R0,#00H

SJMPOVER2

OVER1:

MOV@R0,#01H

SJMPOVER2

SJZA:

CLRC

SJZB:

MOVA,@R0

ADDCA,@R1

DAA

MOV@R0,A

INCR0

INCR1

DJNZ30H,SJZB

RET

OVER2:

NOP

END

（4）在外RAM中把8000H单元开始的30H字节数据传送到8100H开始的单元中去，用编程实现。

答案一：

ORG0000H

MOVR2，#00H

MOVR3，#80H

MOVR4，#00H

MOVR5，#81H

MOVR7，#30H

LOOP：

MOVDPL，R2

MOVDPH，R3

MOVXA，@DPTR

INCDPTR

MOVR2，DPL

MOVR3，DPH

MOVDPL，R4

MOVDPH，R5

MOVX@DPTR，A

INCDPTR

MOVR4，DPL

MOVR5，DPH

DJNZR7，LOOP

END

答案二：

ORG0000H

MOVDPTR，#8000H

MOVP2，#81H

MOVR0，#00H

MOVR7，30H

LOOP：

MOVXA，@DPTR

MOVX@R0，A

INCDPTR

INCR0

DJNZR7，LOOP

END

（5）若片外RAM的容量不超过256个字节，试编写程序将片外RAM50H中的内容传送到片内RAM30H单元中。

答：

ORG0000H

MOVDPTR,#0050H

MOVXA,@DPTR

MOV30H,A

END

或：

ORG0000H

MOVR0,#50H

MOVXA,@R0

MOV30H,A

END

（6）用两种方法将程序存储器20F0H单元中的常数读入累加器中，如下所示。

方法1：

2010HMOVA，#NNH

MOVCA，@A+PC

试写出NNH的具体值。

答：

由于“MOVA，#NNH”是2字节指令，“MOVCA，@A+PC”是1字节指令，因此PC中的值是2013H，20F0H-2013H=00DDH，NNH的具体值是DDH。

方法2：

MOVDPTR，#MMMMH

MOVA，#NNH

MOVCA，@A+DPTR

试写出NNH、MMMMH的具体值。

答：

MMMMH=20F0H，NNH=00H

练习题四

1.问答题

（1）什么是接口接口的基本功能是什么

答：

CPU执行程序具有快速的特点，而一些外围设备，如键盘、显示器等处理数据却呈现慢速的特性。

为了使CPU和外围设备在信息传输和处理速度上匹配，在两者之间需要一种装置作媒介，这种媒介称为输入/输出（I/O）接口，简称接口。

接口的基本功能有：

输入/输出数据，扩展外部存儲器、D/A和A/D转换器、可编程I/O芯片等，作为三总线（AB,DB,CB）使用，作为串行通信线和外部中断输入线等。

（2）P1口、P0口、P2口和P3口具有什么特点

答：

P1口的特点：

P1口为单功能口：

通用I/O口。

P1口由于有内部上拉电阻，引脚没有高阻抗状态，即引脚状态非0即1，称为准双向口。

作输出口时，通过上拉电阻R可以向外输出高电平，不需要再在片外接上拉电阻。

P1口读引脚时，必须先向输出锁存器写1。

P1口能驱动4个TTL负载。

CPU不占用P1口，完全由用户支配。

P0口的特点：

P0口为双功能口：

通用I/O口和地址/数据复用线。

一般情况下，如果P0已作地址/数据复用口，就不能再作通用I/O口使用。

当P0口作地址/数据复用口时，是一个真正的双向口。

外接ROM和RAM时，不需要片外接上拉电阻。

当P0口作通用I/O口时，需要在片外接上拉电阻，此时是一个准双向口。

为保证引脚的正确读入，应首先向锁存器写1.

P0口能驱动8个TTL负载。

P2口的特点：

P2口是双功能口：

通用I/O口功能和高8位地址口。

作为地址输出线时，与P0口输出的低8位地址一起构成16位地址线，可以寻址64KB的地址空间。

当P2口作为高8位地址输出口时，由于地址不是来自输出锁存器，因此输出锁存器的内容保持不变。

作通用I/O时，是准双向口。

作输入时，应先向锁存器写1。

P2口能驱动4个TTL负载。

P3口的特点：

P3口内部有上拉电阻，不存在高阻抗输入状态，为准双向口。

P3口作为第一功能通用输入，或作为第二功能的输出/输入，均需将相应位的锁存器置1。

实际应用中，由于上电复位后P3口锁存器自动置1，就可以进入功能操作。

在某位不作为第二功能使用时，可作为第一功能I/O口使用。

引脚的输入有两个缓冲器，第一功能的输入通过BUF2获取，第二功能的输入通过BUF3获取。

（3）P0口作通用I/O口时，应注意什么问题

答：

当P0口作通用I/O口时，需要在片外接上拉电阻。

（4）并行I/O口在什么情况下为准双向口为什么

答：

如果一个并行I/O口作为通用I/O口使用时为准双向口，因为此时I/O口的输出只有高、低两状态，没有高阻态，且读入数据时需先对I/O口置1。

（5）单片机对口进行读操作时，何时读锁存器何时读引脚

答：

如果单片机对口进行的读操作是“读－修改－写”则为读锁存器，其它读操作为读引脚。

（6）试比较：

MOV　A，P1；MOV　P1，A；ANL　P1，A指令操作过程有何不同

答：

MOV　A，P1为读引脚操作；MOV　P1，A为写端口操作，ANL　P1，A为读锁存器操作。

（7）80C51中断向量地址是怎样分配的

答：

中断源

向量地址

外部中断0（

）

0003H

定时器0（T0）中断

000BH

外部中断1（

）

0013H

定时器1（T1）中断

001BH

串行口中断

发送中断

0023H

接收中断

（8）80C51共有几个中断源它们对中断请求是如何控制的

答：

中断源是向CPU发出中断请求的来源，80C51共有6个中断源：

2个外部中断源、2个定时器/计数器溢出中断以及2个串行中断。

中断源申请中断时，要将相应的中断请求标志置位。

CPU查询到这些有效标志位，便响应中断。

单片机转入中断服务程序时，这些中断请求标志有的是由片内硬件自动清除，有的是由用户软件清除。

中断控制主要包括中断请求触发方式的选择，中断是否允许以及中断优先级的确定等。

（9）TCON中，哪些位用来表示中断标志、中断信号方式和启动定时器

答：

TCON中的中断标志位有：

TF1、TF0、IE1、IE0；中断信号方式位有：

IT1、IT0；启动定时器位有：

TR1、TR0。

（10）SCON寄存器反映中断状态标志的是哪些位

答：

SCON寄存器反映中断状态标志的是：

TI、RI。

（11）什么是中断优先级中断优先级处理的原则是什么

答：

80C51单片机具有高、低两个中断优先级。

各中断源的优先级由IP寄存器有关位设定。

设定为1时为高优先级；设定为0时为低优先级。

中断优先级是为中断嵌套服务的。

80C51单片机中断优先级的控制原则是：

①低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，但高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断服务。

②如果一个中断请求已被响应，则同级的中断响应将被禁止，即同级的中断不能相互打断。

③如果同级的多个中断请求同时出现，则由单片机内部硬件直接查询，按自然响应顺序确定执行哪一个中断。

（12）对于外部中断方式，怎样进行有关控制器的初始化

答：

IT0（或IT1）＝1时，

（或

）信号为脉冲触发方式，脉冲负跳变有效；IT0（或IT1）＝0时，

（或

）信号为电平触发方式，低电平有效。

（13）80C51在什么条件下可以响应中断

答：

首先中断允许控制寄存器IE的相应位必须置1，然后按中断优先级寄存器IP相应位设定的优先级进行